CN109505721B - 水轮驱动器及水力能源转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水轮驱动器及水力能源转换装置，所述水轮驱动器用于设置于供水管道上，其包括第一壳体和水力叶轮，第一壳体之第一腔体的腔壁上沿周向设有进水孔与出水孔，且两者形成有第三夹角，使水流在第一腔体中能较充分地推动水力叶轮旋转，并将第一腔体中的非推进段转化为驱动段，从而提高水能的利用率；进一步，通过引导水流顺所述第一壳体流动，还避免了内部乱流的产生，从而进一步减小了水能的消耗。此外，所述进水孔与出水孔均与供水管道连接，水流通过进水孔流过所述水轮驱动器做功后，通过出水孔流回所述供水管道，如此，仅利用水流所具有的动能，而并不消耗水，从而能够节约水资源。

Description

水轮驱动器及水力能源转换装置

技术领域

本发明涉及水力应用技术领域，特别涉及一种水轮驱动器及水力能源转换装置。

背景技术

在现有技术中，一些水力工作装置将水作为动力源，但在利用水所具有的动能后，均将其排掉而未进一步利用。例如中国专利申请CN2143071Y便公开了一种水轮刷，利用水的冲压力实现洗刷效果，其中，水流通过喷嘴进入外壳，进而带动外壳内的叶轮旋转，之后即从出水孔中喷出。又例如，中国专利申请CN206314750U公开了一种家用水力清洁棒，利用自来水作为动力源，在带动工作头实现转动洗刷的同时，将自来水喷出，以加强清洗效果。显然，这些水力工作装置在使用时，均将用完后的水流进行排出而造成了该部分水资源的浪费。另外，由于其结构的限制，无法解决盈水腔中，叶轮阻力大的问题。

此外，现有的水力工作装置往往通过水力叶轮来实现能量的转换，且水力叶轮往往采用较深的齿叶和较少的齿数，实现水力冲刷带动叶轮转动。然而，这种方式的水能利用效率较低。例如中国专利申请CN1063700A公开了一种轴流式转轮水力发电动力装置，其叶轮为轴流式设计，具有7片叶片，亦即叶轮每转动一周，仅能利用7次水流的冲击动能，水能的利用率低，一般需要加大冲水量或加大水压来保证叶轮的转速，由于叶片相对较少，叶片的间隙会较大，这样，大量的水会从较大的叶片在圆周上的间隙之间流过而非推动叶片，如此进一步导致了水能的利用率低。此外，该专利申请的水流在圆形的管道内流动，与直边形的叶片边缘之间，至少具有一半管径的空间，由于水流均会沿阻力较小的部位流通，故而该装置一半以上的水流会经叶片边缘与管道之间的半圆形空间流走，而未能产生推动力，其效率较低；另一方面，该专利申请的水流管道沿叶轮的径向设置，能够推动至多一半的叶片，叶轮上另一半的叶片实际上处于闲置，甚至增大叶轮阻力的状态，这也降低了该装置的水能利用效率。

因此，有必要开发一种新型的水轮驱动器及水力能源转换装置，一方面解决现有水力工作装置在利用水所具有的动能后，并未对其进一步利用而导致水资源浪费的问题，另一方面解决水能利用效率较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水轮驱动器及水力能源转换装置，通过将水轮驱动器设置于供水管道上，便于利用供水管道内的水流驱动水力叶轮转动并进一步对外输出做功，且使用后的水流还能进一步回流至供水管道再进一步回收利用，另外，水力叶轮的特殊结构还能提高水能的利用率。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种水轮驱动器，用于设置于供水管道上，并将所述供水管道分隔为第一供水管道和第二供水管道，且来自所述第一供水管道的水流用于流过所述水轮驱动器，并流回所述第二供水管道，所述水轮驱动器包括：

第一壳体，具有一个横截面为圆形的第一腔体，所述第一腔体具有轴向的第一开口，同时所述第一腔体的腔壁上沿周向设有进水孔与出水孔，且所述进水孔与所述出水孔的延伸方向分别与所述第一腔体的径向之间具有65°～88°的第一夹角和70°～90°的第二夹角；以及，

水力叶轮，可转动地设置于所述第一腔体，并与所述第一腔体同轴布置；

其中：所述进水孔用于与所述第一供水管道连接，并被配置为将所述第一供水管道流出的水送入所述第一腔体以驱动所述水力叶轮旋转；所述出水孔用于与所述第二供水管道连接，并被配置为将所述第一腔体内的水排出至所述第二供水管道；并且，所述进水孔的轴线沿水流行进的方向与所述出水孔的轴线沿水流行进的方向之间具有90°～345°的第三夹角。

可选的，所述进水孔通过一聚能段与所述第一供水管道连接，且所述聚能段的横截面自所述第一供水管道向所述进水孔方向以截面减小的方式发生突变，以增大流入所述第一腔体的水流的流速。

可选的，所述聚能段的任一轴截面具有至少一弧形段。

可选的，所述聚能段的任一轴截面之侧边具有一连接段，所述连接段与所述进水孔相连接，且所述连接段与所述进水孔的轴线之间具有50°～90°的第四夹角。

可选的，所述第四夹角为60°或90°。

可选的，还包括：

手柄，设置于所述第一壳体的外部并与所述第一壳体连接，所述手柄具有两个中空通道；一个所述中空通道的一端通过所述聚能段与所述进水孔连接，另一端与所述第一供水管道连接；另一个所述中空通道的两端分别与所述出水孔与所述第二供水管道连接。

可选的，所述第一壳体内还设置有一集水腔；所述第一腔体的腔壁上形成有一缺口，所述第一腔体通过所述缺口连通所述集水腔，而所述出水孔连通所述集水腔；

所述集水腔具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁的一端与所述第一腔体的腔壁相切，另一端与所述出水孔远离所述第一腔体的侧壁连接；所述第二侧壁的一端与所述第一腔体的腔壁连接，另一端与所述出水孔靠近所述第一腔体的侧壁连接。

可选的，所述出水孔内设有第一挡板，所述第一挡板沿所述出水孔靠近所述第一腔体之中心的侧壁设置，用以阻挡水回流至所述第一腔体。

可选的，所述第一挡板与所述出水孔的侧壁在所述第一腔体的轴向上具有空隙。

可选的，所述水力叶轮包括叶轮本体以及设置于所述叶轮本体中心的叶轮轴，所述叶轮轴用于与外部的动力机构连接，以驱动所述动力机构运动。

可选的，所述叶轮轴的至少一端具有多边形的内腔，所述内腔为盲孔，且所述叶轮轴之具有内腔的一端的外部还设有用于与所述动力机构连接的第一结合部，所述第一结合部为锯齿状并用于自动对准所述动力机构。

可选的，所述叶轮本体具有中空的叶轮内腔。

可选的，所述叶轮内腔中设有齿轮结构，所述叶轮轴通过所述齿轮结构与所述叶轮本体连接。

可选的，所述叶轮本体的外周面上沿周向均匀分布有多个齿叶，每个所述齿叶具有第一面以及共边设置的第二面和第三面；所述第一面与所述叶轮本体的所述外周面相匹配；所述第二面和所述第三面分别与所述第一面沿周向的两相对侧连接，且所述第二面为迎水面并相对于所述叶轮本体的径向具有165°～195°的第五夹角，所述第三面为背水面并用于与水流方向一致。

可选的，所述水力叶轮还包括与所述叶轮本体同轴设置的两个盖板，所述齿叶还具有平行设置的第四面和第五面，所述第四面和所述第五面分别与所述第一面沿轴向的两相对侧连接，且所述第四面和所述第五面分别与所述叶轮本体的两端对齐，两个所述盖板分别与多个所述齿叶的所述第四面和所述第五面连接。

可选的，所述第五夹角为180°。

可选的，所述水力叶轮的厚度为3～20mm，所述叶轮本体的外半径为15～200mm，所述齿叶为15～200个；并且，所述第二面与所述第三面的公共边与所述叶轮本体的轴线平行，所述公共边与所述外周面间的垂直距离与所述叶轮本体的外半径的比值为0.06～0.20。

可选的，所述水轮驱动器被配置为由预定流速和预定流量的水流驱动其旋转；所述预定流速为0.1～6.0m/s，所述预定流量为0.5～35.0L/min。

可选的，所述进水孔为矩形，所述进水孔的宽度为1～20mm，所述进水孔的长度为3～20mm，所述进水孔的有效深度为1-30mm。

可选的，所述第一壳体的端面上设有环绕所述第一开口的环形的第一密封部，所述第一密封部和所述第一开口之间设置有第一连接部，所述第一密封部与所述第一连接部分别用于与外部的第二壳体相匹配。

可选的，所述第一密封部为凹槽或凸起部，所述第一连接部为卡扣座。

另一方面，本发明还提供一种水力能源转换装置，其包括：

如上所述的水轮驱动器；

第二壳体，设置于所述水轮驱动器的外部并与所述第一壳体连接；所述第二壳体具有第二腔体，所述第二腔体具有轴向的第二开口，所述第二开口与所述第一开口对准，所述第二腔体通过所述第二开口和所述第一开口与所述第一腔体连通；以及，

动力机构，被配置为由所述水力叶轮驱动其相对于所述第二壳体运动，以将水流的能量转化为机械能输出。

可选的，所述动力机构包括工作部和传动部，所述传动部设置于所述第二腔体并分别与所述水力叶轮及所述工作部连接，所述传动部被配置为通过所述水力叶轮驱动，以带动所述工作部运动；所述工作部用于通过对应的运动执行一预定工作。

可选的，所述水力能源转换装置还包括定子线圈；所述工作部为转子，所述第二腔体的横截面为圆形，所述转子设置于所述第二腔体内；

其中，所述传动部被配置为由所述水力叶轮驱动其旋转，并驱动所述转子作旋转运动；所述定子线圈围绕所述转子的轴线设置，用于与所述转子配合发电，以将所述转子的机械能进一步转换为电能输出。

可选的，所述第二壳体上设有充电座，且所述充电座与所述定子线圈电连接，用于传输所述定子线圈发电产生的电能；所述充电座用于容纳可充电电池，并利用所述定子线圈发电产生的电能对所述可充电电池进行充电。

可选的，所述转子为永磁体，所述永磁体的两极沿所述转子的径向或轴向分布；或者，所述转子为硅钢片，所述硅钢片具有多个凸极。

可选的，所述转子上设置有填充部，所述填充部填充于所述转子的四周，用于使所述转子的外轮廓的横截面形成为完整的圆周。

可选的，所述定子线圈设置于所述第二壳体的外部。

可选的，所述定子线圈沿所述第二壳体之轴向或径向的距离可调节。

可选的，所述第一腔体和所述第二腔体之间还具有连通道，所述连通道的一端连通于所述第二腔体的周向侧壁，另一端连通于所述第一腔体。

可选的，所述传动部包括至少一个运动框、至少一个轨道、一个伞状齿轮和一个偏心轴；所述偏心轴具伞状齿并与所述伞状齿轮相齿合；所述伞状齿轮与所述水力叶轮的叶轮轴同轴连接，用于将所述水力叶轮的旋转运动转换为所述偏心轴的旋转运动；所述偏心轴还具有至少一个与其轴线偏心设置的偏心轮；所述运动框具有矩形的内框，所述内框的至少两相对边与所述偏心轮外切，且所述两相对边的长度不小于两倍偏心距与偏心轮直径之和；至少一个所述运动框套接在一个所述偏心轮上，用于将偏心轴的旋转运动转换为所述运动框沿所述叶轮轴的轴向的往复运动；至少一个所述运动框设置在一个所述轨道上，用于在所述轨道限定的区域内作往复运动；所述工作部与两个所述运动框连接，以驱动所述工作部与所述运动框同步运动。

可选的，所述传动部包括一个偏心轮、一个运动框和一个轨道；所述偏心轮与所述叶轮轴偏心设置；所述运动框具有矩形的内框，所述内框的至少两相对边与所述偏心轮外切，且所述两相对边的长度不小于两倍偏心距与偏心轮直径之和；所述运动框套接于所述偏心轮上，用于将所述水力叶轮的叶轮轴的旋转运动转换为所述运动框沿所述叶轮轴径向的往复运动；所述运动框设置在所述轨道上，用于在所述轨道限定的区域内作往复运动；所述工作部分别与所述运动框以及所述偏心轮连接，用于将所述水力叶轮的旋转运动转换为沿所述水力叶轮径向的往复运动，并带动所述运动框沿所述叶轮轴的径向作往复运动。

可选的，所述传动部包括多个依次齿合的齿轮，所述多个齿轮的轴线互相平行；其中一个所述齿轮与所述水力叶轮的叶轮轴同轴连接，用于将所述叶轮轴的旋转运动转换为所述多个齿轮的旋转运动；所述工作部具有多个子工作部，并分别与一个所述齿轮连接，用于由所述多个齿轮的旋转运动带动所述多个子工作部作旋转运动。

可选的，所述传动部包括一传动轴，所述传动轴的一端与所述水力叶轮的叶轮轴同轴连接，另一端与所述工作部连接，用于驱动所述工作部作旋转运动。

可选的，所述工作部具有支撑部和设置在所述支撑部上的接触部，所述接触部用于接触工作对象；所述支撑部由弹性材料制成，所述接触部由柔性材料制成。

可选的，所述第二壳体以可拆卸的方式与所述第一壳体连接；所述第二壳体的端面上设有环绕所述第二开口的环形的第二密封部，所述第二密封部和所述第二开口之间设置有第二连接部；所述第一壳体的端面上设有环绕所述第一开口的环形的第一密封部，所述第一密封部和所述第一开口之间设置有第一连接部；所述第二密封部与所述第一密封部相匹配，所述第二连接部与所述第一连接部相匹配。

可选的，所述第二密封部为凸起或凹下部，所述第二连接部为卡扣。

可选的，所述卡扣为单向旋入式卡扣，用于与所述水力叶轮的旋转方向同向旋入并与所述第一壳体连接。

可选的，所述传动部与所述水力叶轮连接的一端具有结合轴，所述结合轴为棱柱形，用于与所述水力叶轮的叶轮轴配合。

可选的，所述结合轴用于与所述水力叶轮连接的一端的设有第二结合部，所述第二结合部为与所述棱柱形相一致的倒角结构并用于自动对准所述叶轮轴的第一结合部，用于定位所述结合轴与所述叶轮轴。

与现有技术相比，本发明提供的水轮驱动器及水力能源转换装置具有如下有益效果：

第一、在本发明提供的水轮驱动器中，所述进水孔与出水孔均沿所述第一腔体的周向设置，且两者形成有第三夹角，使水流在第一腔体中能较充分地推动水力叶轮旋转，从而提高水能的利用率；另外，相比现有技术，通过第三夹角的设置，将原先壳体上无推进作用而仅为负担和阻力的非推进段，转化为驱动段，利用圆周只改变水流方向而不对水流形成阻力的特性，有效地减少了水能的损耗。进一步，通过引导水流顺所述第一壳体流动，还避免了内部乱流的产生，从而进一步减小了水能的消耗。此外，由于通过第三夹角的设置，水流可沿周向对水力叶轮进行较均匀地推动，避免了现有技术中仅单边推动水力叶轮的情况下，叶轮轴容易磨损的问题。

第二、本发明的水轮驱动器用于设置于供水管道上，其第一壳体上设有进水孔与出水孔，水流通过进水孔流入第一壳体的第一内腔后驱动水力叶轮旋转，之后，又通过出水孔流回所述供水管道，如此，仅利用水流所具有的动能实现能量的转换，能将水流中动能的多余部分转换出来，而不消耗水，又能够重新回收利用这部分水，使得水资源得到了较大的节约；另外，本发明的水轮驱动器使用时，可不改变原有管道的形状和结构，便于安装和维护。

第三、本发明的水力能源转换装置优选为发电装置或清洁装置，便于利用自来水多余的动能以实现日常发电或清洁工作，成本低，且节能又环保，安装也方便。

附图说明

本领域的普通技术人员需理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明优选实施例的水力叶轮的主视图；

图2是图1所示的水力叶轮的左视图；

图3是本发明优选实施例的水力叶轮之齿叶的立体图；

图4是本发明实施例一提供的水轮驱动器的主视局部剖面图；

图5是图4所示的水轮驱动器沿a-a连线的剖面图；

图6是本发明实施例一提供的水力能源转换装置的轴向的剖面图；

图7是本发明实施例一中的转子的横向剖面图，其中转子为硅钢片；

图8是本发明实施例一中的转子的横向剖面图，其中转子为永磁体；

图9是本发明实施例一中的水力能源转换装置的横向剖面图；

图10是本发明优选实施例的聚能段的剖面图；

图11是本发明优选实施例的进水孔与出水孔的角度关系的示意图；

图12是本发明优选实施例的出水孔的横截面示意图；

图13是本发明实施例二提供的水轮驱动器的主视图；

图14是图13所示的水轮驱动器沿A-A连线的剖面图

图15是图13所示的水轮驱动器沿B-B连线的剖面图；

图16是图13所示的水轮驱动器的主视局部剖面图；

图17是本发明优选实施例的水力叶轮与结合轴结合前的示意图；

图18是本发明优选实施例的水力叶轮与结合轴结合后的示意图；

图19是本发明实施例二中的动力机构的爆炸图；

图20是本发明实施例二中的动力机构的示意图；

图21是本发明实施例三中的动力机构的剖面装配图；

图22是本发明实施例四中的动力机构的爆炸图；

图23是本发明实施例五中的动力机构的爆炸图；

图24是本发明实施例六中的动力机构的爆炸图；

图25是本发明实施例七中的动力机构的剖面示意图。

图中：

10-水力叶轮；11-叶轮本体；110-叶轮内腔；111-外周面；112-内齿圈；12-齿叶；121-第一面；122-第二面；123-第三面；124-第四面；125-第五面；13-盖板；14-叶轮轴；141-第一结合部；150-太阳齿轮；151-第一行星齿轮；152-第二行星齿轮；153-第三行星齿轮；

20-水轮驱动器；21-第一壳体；211-第一腔体；212-进水孔；213-出水孔；2131-第一挡板；2132-空隙；214-第一开口；215-集水腔；2151-第一侧壁；2152-第二侧壁；22-聚能段；23-轴承；24-手柄；241、242-中空通道；25-卡扣座；26-凹槽；

30-动力机构；31-工作部；311-支撑部；312-接触部；32-传动部；321-偏心轮；322-运动框；323-轨道；3231-轨道环；3232-固定部；324-伞状齿轮；325-偏心轴；326-转动块；327-敲击块；328-传动轴；329-齿轮；33-第二壳体；330-第二腔体；331-卡扣；332-支架；333-凸起；34-结合轴；341-内腔；342-第二结合部；351-定子线圈；352-转子；353-填充部；354-N极；355-S极；356-硅钢片；36-可充电电池；37-连通道。

具体实施方式

发明人发现，现今人们的住宅，大多为高层住宅，在这种高层住宅中，供水系统至少需保证最高楼层住户的水压达到一定的标准，而由于高层住宅的住户沿高度方向层层相叠，位于较低楼层的住户的水压即会超过供水的最大压力标准，于是常常需要设置减压阀，以降低供水压力。现有的减压阀主要通过阀内流道对水流的局部阻力降低水压，直接浪费了这部分水流所具有的动能。另外，现有的分户水表一般需要通过人工抄表的方式，费时费力，而若采用智能化采集和无线传输来抄水表，则与电表不同的，水表处需要额外设置供电装置或电池。由于水表箱或水管井中一般不设置电源，安装额外设置的供电装置非常不便，采用电池，则又有寿命限制，更换电池也非常耗时费工。若能在智能化采集的水表处设置水力发电装置，则可一劳永逸地利用水流的动能发电，供采集装置使用。此外，现有的水力工作装置由于结构原因，在利用水流的动能后，一般均将水流排出，或者作为清洁用水喷出，对工作对象进行冲洗。而在一些情况下，在利用水流的动能对工作对象进行工作的过程中，不需要水流喷湿工作对象或不希望有过多的水流冲击工作对象，例如，在对油烟机的清刷过程中即不希望水流将油渍冲刷而四处流淌，又例如，在对口腔进行清洁的过程中，只需要少量水润湿牙齿表面即可，若水流持续喷洒，会将牙膏等清洁剂冲走而降低清洁效果等等。

本发明的目的在于，在需要减压的供水管道上，或者在需要将水流的动能转换为其它能源的场合，设置水力能源转换装置，在消耗商量多余水压的同时，还原这部分水流所具有的动能，并加以收集和利用，以此降低能源的浪费，并能在一些场合便利地提供所转换的能源。此外，在利用水流的动能进行工作的同时，不使水流喷出，而且使用后的水流还能进一步回流至供水管道再进一步回收利用，另外，水力叶轮的特殊结构还能提高水能的利用率以此降低能源的浪费。

进而为了利用水流所具有的动能，水力叶轮是不可少的构件，但是，发明人还发现，现有的水力叶轮虽存在多种构造，可接受不同流速和流量的水流驱动，比如水力发电机叶轮，具有大而深的齿叶，以应对具有较高动能的水流，即较大流量和较大流速的水流。但是，本发明的水轮驱动器，主要用于应对一种相对较小流速和较小流量的水流，比如自来水供水管道中的水流等，如此，便限定了水力叶轮的规模，亦即小水流推不动厚大的叶轮，由此限定了水力叶轮的厚度和半径不能太大。此外，小水流也推不动大而深的齿叶，因而本发明的齿叶限定为浅齿，且齿叶数量相对较多，这样能够更有效地利用小水流有限的动能。因此，相比现有的水力叶轮，本发明的水力叶轮需要应对较小流量和较小流速的水流，且在此条件下需要提供水能的利用率。

由此，本发明提供一种水轮驱动器，用于设置于供水管道上，且所述水轮驱动器将所述供水管道分隔为第一供水管道和第二供水管道，来自所述第一供水管道的水流用于流过所述水轮驱动器，并流回所述第二供水管道，其特征在于，包括：第一壳体和水力叶轮。所述第一壳体具有一个横截面为圆形的第一腔体，所述第一腔体的腔壁上沿周向设有进水孔与出水孔，所述进水孔用于与所述第一供水管道连接，所述出水孔用于与所述第二供水管道连接；所述进水孔与所述出水孔的延伸方向分别与所述第一腔体的径向呈第一夹角和第二夹角，所述第一夹角为65°～88°，所述第二夹角为70°～90°；所述第一腔体具有轴向的第一开口；所述水力叶轮可转动地设置于所述第一腔体，并与所述第一腔体同轴布置；所述水力叶轮包括叶轮本体；所述进水孔被配置为将所述第一供水管道流出的水流送入所述第一腔体以驱动所述水力叶轮旋转，所述出水孔被配置为将所述第一腔体内的水流排出至所述第二供水管道；其中：所述进水孔的轴线沿水流行进的方向与所述出水孔的轴线沿水流行进的方向形成有第三夹角，所述第三夹角在30°～345°之间。因此，实际使用时，所述第一供水管道流出的水流通过所述进水孔进入所述第一壳体的所述第一腔体，并驱动所述水力叶轮旋转，进而所述第一腔体内的水流便通过所述出水孔回流至所述第二供水管道，如此，仅利用水流所具有的动能实现能量的转换，既不消耗水，又能够重新回收利用这部分水，使得水资源得到了较大的节约。另外，本发明的水轮驱动器使用时，可不改变原有管道的形状和结构，便于安装和维护。

特别的，为了提高水能的利用率，所述进水孔的轴线沿水流行进的方向与所述出水孔的轴线沿水流行进的方向形成有第三夹角，所述第三夹角在30°～345°之间，如此配置，使得水流在进入第一腔体后，能够沿第一腔体的腔壁行进一段距离，从而能较充分地推动所述水力叶轮，进而可有效地提升水能的利用率。另外，相比现有技术，通过第三夹角的设置，将原先壳体上无推进作用而仅为负担和阻力的非推进段，转化为驱动段，利用圆周只改变水流方向而不对水流形成阻力的特性，有效地减少了水能的损耗。进一步，通过引导水流顺所述第一壳体流动，还避免了内部乱流的产生，从而进一步减小了水能的消耗。此外，由于通过第三夹角的设置，水流可沿周向对水力叶轮进行较均匀地推动，避免了现有技术中仅单边推动水力叶轮的情况下，叶轮轴和轴承容易磨损的问题。

另外，本发明还提供了一种包含如上所述的水轮驱动器的水力能源转换装置，该水力能源转换装置还包括动力机构以及第二壳体。所述第二壳体设置于所述水轮驱动器的外部并与所述第一壳体连接；所述第二壳体具有第二腔体，所述第二腔体具有轴向的第二开口，所述第二开口与所述第一开口对准，所述第二腔体通过所述第二开口和所述第一开口与所述第一腔体轴向连通；所述动力机构被配置为，由所述水力叶轮驱动其相对于所述第二壳体运动，以将水流的能量转化为机械能输出；所述动力机构包括工作部和传动部，所述传动部设置于所述第二腔体并穿过所述第二开口，所述传动部分别与所述水力叶轮及所述工作部连接，所述传动部被配置为通过所述水力叶轮驱动，以带动所述工作部运动；所述工作部用于通过对应的运动执行一预定工作。这样，通过水轮驱动器与动力机构的配合使用，能够在不消耗水的前提下，利用水流所具有的动能使动力机构运动并做功，从而满足日常生产生活的相关需要，不仅成本低，而且节能又环保，安装也方便。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

下面参考附图进行详细描述。图1是本发明优选实施例的水力叶轮的主视图，图2是图1所示的水力叶轮的左视图，图3是本发明优选实施例的水力叶轮之齿叶的立体图，图4是本发明实施例一提供的水轮驱动器的主视局部剖面图，图5是图4所示的水轮驱动器沿a-a连线的剖面图，图6是本发明实施例一提供的水力能源转换装置的轴向的剖面图，图7和图8均是本发明实施例一中的转子的横向剖面图，图9是本发明实施例一中的水力能源转换装置的横向剖面图，图10是本发明优选实施例的聚能段的剖面图，图11是本发明优选实施例的进水孔与出水孔的角度关系的示意图，图12是本发明优选实施例的出水孔的横截面示意图，图13是本发明实施例二提供的水轮驱动器的主视图，图14是图13所示的水轮驱动器沿A-A连线的剖面图，图15是图13所示的水轮驱动器沿B-B连线的剖面图，图16是图13所示的水轮驱动器的主视局部剖面图，图17是本发明优选实施例的水力叶轮与结合轴结合前的示意图，图18是本发明优选实施例的水力叶轮与结合轴结合后的示意图，图19是本发明实施例二中的动力机构的爆炸图，图20是本发明实施例二中的动力机构的示意图，图21是本发明实施例三中的动力机构的剖面装配图，图22是本发明实施例四中的动力机构的爆炸图，图23是本发明实施例五中的动力机构的爆炸图，图24是本发明实施例六中的动力机构的爆炸图，图25是本发明实施例七中的动力机构的剖面示意图。

【实施例一】

首先如图4和图5所示，本发明实施例一提供一种水轮驱动器20，用于设置于供水管道上(优选为自来水管道)，并用于将所述供水管道分隔为第一供水管道和第二供水管道，使得流出所述第一供水管道的水流进入所述水轮驱动器20，进而又流回所述第二供水管道。

具体的，所述水轮驱动器20包括第一壳体21和水力叶轮10；所述第一壳体21仅具有一个横截面为圆形的的第一腔体211，该第一腔体211可以为圆柱形或圆盘形等，所述第一腔体211的腔壁上沿周向设有进水孔212与出水孔213，所述进水孔212和所述出水孔213的延伸方向分别与所述第一腔体211的径向呈第一夹角α和第二夹角β设置，这里，请参考图11，第一腔体211的径向，指进水孔212和出水孔213与第一腔体211的连接点与第一腔体211之圆心的连线方向，具体的，第一夹角α为进水孔212的轴线，与第一腔体211在进水孔212之连接点处的半径之间的夹角(若进水孔212的轴线为曲线，则为该轴线在连接点处的切线与半径之间的夹角)，第二夹角β为出水孔213的轴线，与第一腔体211在出水孔213之连接点处的半径之间的夹角(同样的若出水孔213的轴线为曲线，则为该轴线在连接点处的切线与半径之间的夹角)，特别的，出水孔213的轴线还可以与第一腔体211之腔壁不相交，即出水孔213的轴线偏离在第一腔体211之外，此时，第二夹角β亦定义为90°。当第一夹角α在65°～88°之间，可使进水孔212中的水流，在进入第一腔体211时，能尽量贴附于第一腔体211的腔壁，如此，与水力叶轮10配合后，水流能尽量沿水力叶轮10的边缘流动，以使推动水力叶轮10的力臂最大化，从而得到较高的水能利用率。图11(A)示意了第一夹角α为65°的情况，图11(B)示意了第一夹角α为88°的情况，具体第一夹角α的取值，可根据水力叶轮10的齿叶数量和齿叶深度来选择，优选使由进水孔212流入第一腔体211的水流垂直推动水力叶轮10的齿叶。由于水流离心力的原因，水流在第一腔体211中流动时会趋向贴附与第一腔体211的腔壁流动，当第二夹角β在70°～90°之间时，可使水流较顺畅地从第一腔体流出至出水孔213，从而也可降低水流的阻力，进而获得较高的水能的利用率。图11(A)示意了第二夹角β为80°的情况，图11(B)示意了第二夹角β为90°的情况。

所述进水孔212用于与所述第一供水管道连接，所述出水孔213用于与所述第二供水管道连接，这里，所述进水孔212与出水孔213的横截面优选为圆形，以与所述第一供水管道和第二供水管道适配。一般的，供水管道的横截面均为圆形，可通过螺纹连接的方式，将所述进水孔212与出水孔213和所述第一供水管道和第二供水管道连接起来，特别的，可在所述进水孔212与第一供水管道之间设置阀门，以便于水轮驱动器20的更换和维修。此外，所述第一壳体21上还设有一第一开口214，所述第一开口214在轴向上与所述第一腔体211贯通。所述水力叶轮10可转动地设置于所述第一腔体211，并与所述第一腔体211同轴布置，且水力叶轮10的外周面较佳地与第一腔体211的腔壁在形状上相匹配，使得水流沿第一腔体211的腔壁行进时，能更多地与水力叶轮10接触，从而更有效地利用水能，例如，水力叶轮10可以为圆柱形或圆盘形等；所述水力叶轮10可转动地设置于所述第一腔体211，并与所述第一腔体211同轴布置，水力叶轮10包括叶轮本体11以及设置于所述叶轮本体11中心的叶轮轴14，优选的，所述叶轮轴14穿过所述第一开口214伸出至所述第一壳体21的外部，并用于与下述的动力机构连接，以驱动所述动力机构运动。所述进水孔212被配置为将所述第一供水管道流出的水流送入所述第一腔体211以驱动所述水力叶轮10旋转，所述出水孔213被配置为将所述第一腔体211内的水流排出至所述第二供水管道。如此配置，水流通过进水孔212流入第一壳体的第一内腔211后驱动水力叶轮10旋转，之后，又通过出水孔流回所述供水管道，如此，仅利用水流所具有的动能实现能量的转换，能将水流中动能的多余部分转换出来，而不消耗水，又能够重新回收利用这部分水，使得水资源得到了较大的节约。

请继续参考图11，特别的，所述进水孔212的轴线沿水流行进的方向与所述出水孔213的轴线沿水流行进的方向形成有第三夹角γ，所述第三夹角γ在30°～345°之间。第三夹角γ是由进水孔212的轴线的正向指向出水孔213的轴线的正向所形成的夹角，其中根据水流的行进的方向为所述两个轴线的正向。如图11(A)所示，发明人发现，当第三夹角γ为0°时，亦即出水孔213的轴线与进水孔212的轴线平行或共线时，水流经由进水孔212流过第一腔体211推动水力叶轮10后，即不发生方向变化而由出水孔213流出，此时水流推动水力叶轮10的区段仅有水力叶轮10与出水孔213和进水孔212的轴线相交的一段，相比整个水力叶轮10而言，占比相当小，即水力叶轮10的大部分区域处于闲置状态，甚至在空转的过程中，还会产生一定的阻力。另外，这部分处于闲置状态的盈水腔中，极易产生乱流，即水流未受到引导而不受控制地在其中涡转等，这种情况的产生，会对水力叶轮10的转动产生较大的阻力，从而消耗了水能。而当第三夹角γ不小于30°时，一方面，可保证水流在第一腔体211中能行进一段距离，并跟随第一腔体211的腔壁发生方向的改变，在这段过程中，水流即对水力叶轮10产生推动作用而做功。另一方面，通过引导水流顺所述第一壳体流动，还避免了内部乱流的产生，从而进一步减小了水能的消耗。显然，当水流在第一腔体211中行进的距离越长，水流对水力叶轮10的推动作用也越明显，水力叶轮10的闲置区域也越小，亦即水能的利用率越高。但是水流在第一腔体211中行进的距离越长，则水流在腔壁的约束下，方向的改变也越大，此时腔壁对水流的摩擦阻力以及水流转变方向所消耗的能量亦越大，也就是说，水流在第一腔体211中行进的距离越长，水流自身的耗能亦越大。发明人还发现，当第三夹角γ不大于345°时，水流自身的耗能还处于相对较低的范围内，相比水流在第一腔体211中行进距离的增加而带来的水流对水力叶轮10的推动作用，尚处于水能利用率较高的区段。因此水流在第一腔体211中行进的距离需取得一个较为有效的区段，以使最终获得的水能利用率较高，亦即反映到进水孔212与出水孔213之间夹角上，第三夹角γ在30°～345°之间。特别的，当第三夹角γ为90°、180°或270°时，多个所述水轮驱动器20可以互相组合使用。例如，当第三夹角γ选取90°时，两个水轮驱动器20组合使用(进出水孔分别呈L形和倒L形布置)，可使水流方向保持不变，亦即设置于供水管道时，不会影响供水管道中水流的流向，给设置安装带来了便利性。进一步的，由于通过第三夹角γ的设置，水流可沿周向对水力叶轮10进行较均匀地推动，避免了现有技术中仅单边推动水力叶轮10的情况下，叶轮轴14以及轴承容易磨损的问题。一般的，叶轮轴14需通过轴承23等与第一壳体21连接，而若如现有技术中所采用的单边推动水力叶轮10的方案，则水力叶轮10长期处于单侧受力的不平衡状态下，其叶轮轴14和轴承23极易发生磨损。而对轴承23进行维护替换，一方面轴承的价格较高，另一方面是维护替换相对不易。而通过第三夹角γ的设置，水流可沿周向对水力叶轮10进行较均匀地推动，则可降低叶轮轴14和轴承23的磨损，延长叶轮轴14和轴承23的使用寿命。发明人发现，当第三夹角γ在30°～345°之间时，叶轮轴14和轴承23的使用寿命较长，可实现整个水轮驱动器的全使用周期内无需替换和维护。从而对水轮驱动器的设置和使用带来了较高的便利性。例如可将水轮驱动器设置在一些较难维护的位置等。

一般的，由于需要降低沿程阻力，供水管道中的水流的流速一般控制在2m/s左右，这样流速的水流，当推动一个直径为100mm的水力叶轮时，可使水力叶轮产生约每秒6转的转速，为了提高转速，如图4和图10所示，优选在水轮驱动器20的进水孔212与所述第一供水管道之间设置一聚能段22，以增大流入所述第一腔体211的水流的流速。所述聚能段22的横截面自所述第一供水管道向所述进水孔212方向，以截面减小的方式发生突变。这里的“突变”，是相对于平缓的喇叭口形或圆锥形的“渐变”而言，聚能段22之横截面的减小幅度较大。聚能段22的轴截面优选为相同的，亦即聚能段22可由一母线围绕聚能段22的轴线旋转之轨迹所形成。优选的，在任一个所述聚能段22的轴截面中(经过聚能段22之轴线的截面均相同，选其中任一个)，所述轴截面之侧边(即所述母线)与所述进水孔212的连接段221与所述进水孔212之轴线形成有第四夹角δ，所述第四夹角δ在50°～90°之间，可以认为是聚能段22之横截面为“突变”的。特别的，当所述第四夹角δ为60°、80°或90°时，均能取得较小的水阻。这里的轴截面之侧边(即所述母线)与所述进水孔212的连接段221，具体是指聚能段22中，与进水孔212相连接的一小段侧壁，在轴截面形态上来看，连接段221可以为直线段，如图10(A)～图10(C)所示；在轴截面形态上来看，连接段221还可以为弧形，如图10(D)和图10(E)所示，特别的，当连接段221为弧形时，第四夹角δ即为该弧形的连接段221与进水孔212的连接点的切线，与进水孔212之轴线之间的夹角。发明人发现，当水流从较大直径的管道流入较小直径的管道时，并非如想象中的渐变流动缩小时的阻力较小，反而是将管径配置为“突变”，可得到较小的阻力。若将图10(A)的聚能段22沿轴向拉长，使第四夹角δ缩小，例如缩小至45°，此时所测得的水流的阻力损失，明显大于图10(A)中第四夹角δ为60°时的阻力损失，也就是说，若使水流渐变地从较大直径的管道流入较小直径的管道时，会产生较大的阻力损失。更优选的，如图10(D)～图10(F)所示，当在任一个所述聚能段22的轴截面中，所述轴截面的侧边包括弧形段时，能够进一步降低所述聚能段22对水流的阻力，如图10(C)～图10(F)所示的聚能段22对水流的阻力，比如图10(B)所示的聚能段22更低。需理解所述轴截面的侧边具有弧形段，可以是聚能段22之轴截面的侧边整个为弧形段，如图10(D)所示，也可以是弧形段和其它形状的组合，如图10(E)和图10(F)所示，均是弧形段和直线段组合。此外，当所述轴截面的侧边为弧形段和直线段组合时，可以是弧形段与进水孔212连接，而第一供水管道通过直线段与所述弧形段连接，也可以是相反的配置，即直线段与进水孔212连接，而第一供水管道通过弧形段与所述直线段连接。当然，所述轴截面的侧边还可以是多个弧形段与直线段的组合，本发明对此不作限定。

如图4所示，所述第一壳体内还设置有一个集水腔215，所述第一腔体211的腔壁上形成有一缺口，所述第一腔体211通过所述缺口连通所述集水腔215，而所述出水孔213连通所述集水腔215。所述集水腔215包括相对设置的第一侧壁2151和第二侧壁2152，所述第一侧壁2151的一端与所述第一腔体211的外周相切，另一端与所述出水孔213之远离所述第一腔体211的侧壁连接；所述第二侧壁2152的一端与所述第一腔体211的外周连接，另一端与所述出水孔213之靠近所述第一腔体211的侧壁连接。集水腔215的设置，目的在于收集和汇合水力叶轮10之多个齿叶12所甩出的水，请参考图4，水力叶轮10在水流的推动下，会产生顺时针的转动，水流在贴附第一腔体211的腔壁和水力叶轮10行进的过程中，不断发生方向的改变，至集水腔215处时，贴壁的水流失去腔壁的向心力的约束，即沿水力叶轮10之切线方向流出，而水力叶轮10上的水，即被甩出，而后在撞击第一侧壁2151后，沿第一侧壁2151向出水孔213方向行进，而第二侧壁2152则对甩离水力叶轮10的水流作限定和引导。需理解，由于水力叶轮10之齿叶12中所蓄积的水，在离心力的作用下离开所述水力叶轮10并非即刻完成的过程，水流会在水力叶轮10沿第一腔体211的周向转动的过程中，不断离开水力叶轮10之齿叶12而进入所述集水腔215。故而，所述集水腔215与第一腔体211的连接处亦需要一段较长的缺口，以适应水流的不断流出。所述第一侧壁2151和第二侧壁2152与第一腔体211之外周的连接点之间，即为所述缺口，用以接收水流从第一腔体211离开而进入所述集水腔215。如此配置，集水腔215能充分收纳水流，并减小水能的损耗。

进一步地，请参考图12，并结合图4，所述出水孔213内设有第一挡板2131，所述第一挡板2131沿所述出水孔213之靠近所述第一腔体211的侧壁设置(即x方向的侧壁)，用以阻挡水回流至第一腔体211。发明人发现，当水流从第一腔体211中离开时，其速度较快，水流也聚合得较细，这部分具有较高动能的水与第二供水管道中的水相比，速度更快，于是在从出水孔213流出时，会撞击第二供水管道中的水，从而引起水的反弹或回流，为消除这部分水的反弹或回流，可通过设置第一挡板2131的方式来实现目的。图12为出水孔213在设有第一挡板2131处的横截面示意图，其中x方向为朝向第一腔体211之中心的方向，y方向为第一腔体211之轴向。发明人发现，在水流被甩离水力叶轮10的过程中，以及水力叶轮10没有水流推动的闲置段中，第一腔体211与水力叶轮10之间会形成一个相对的负压腔，该负压腔的压强可稍低于大气压强，远低于供水管道中的水流压强，所述第一挡板2131的作用，即是为了限制水流在该负压的作用下而产生回流。特别的，水流在贴附第一腔体211之腔壁和被甩离水力叶轮10后，主要贴附与第一侧壁2151行进，故而在出水孔213之相对于第一侧壁2151的方向，亦即出水孔213之靠近第一腔体211的侧壁设置第一挡板2131，可取得较好的阻水回流效果，如图12(A)所示。优选的，所述第一挡板2131与所述出水孔213的侧壁在所述第一腔体211的轴向上(y方向上)具有空隙2132，如图12(B)所示，由于水流主要贴附出水孔213的腔壁流动，如此配置第一挡板2131，能在阻挡水流回流的基础上，进一步减小水流流出出水孔213的阻力。较佳的，可在所述第一挡板2131与所述出水孔213的侧壁在所述第一腔体211的轴向上的两个相对部分均开设空隙2132，如图12(C)所示，其能起到更佳的效果。需理解，此处所绘示的第一挡板2131的形状仅为示例，本发明对此不作限定。

如图1至图3所示，所述叶轮本体11的外周面上沿周向均匀分布有多个齿叶12，优选的，多个齿叶12首尾连续设置，即相邻齿叶12相连设置。如图3所示，所述齿叶12具有第一面121以及共边设置的第二面122和第三面123；所述第一面121与所述叶轮本体11的所述外周面111相匹配；所述第二面122和所述第三面123分别与所述第一面121沿周向的两相对侧连接；所述第二面122为迎水面并相对于所述叶轮本体11的径向具有第五夹角ε，所述第一角度ε在165°～195°之间；所述第三面123为背水面并用于与水流方向一致。

本发明实施例中，如图3所示，所述齿叶12为五面体，其具有第一面121、第二面122、第三面123、第四面124和第五面125。其中：所述第一面121与叶轮本体11的外周面111相匹配，即，所述第一面121实际上为一圆周面；所述第二面122和第三面123共边设置，并分别与第一面121在叶轮本体11周向上的两相对侧连接，第二面122与第三面123的公共边优选与所述叶轮本体11的轴线平行；所述第四面124和第五面125互相平行，并分别与第一面121在叶轮本体11轴向上的两相对侧连接，且所述第二面122与第三面123优选均垂直于第四面124和第五面125。

本发明中，所述第五夹角ε也是第二面122与叶轮本体11的中垂面的夹角。此处的中垂面是指，所述第二面122和外周面111的交线与叶轮本体11之中心轴线所在的平面。此外，所述第三面123为背水面并用于与水流方向s一致(平行)，这里的水流方向s是指水流临界接触到齿叶12时的方向，亦即水流冲击并接触到齿叶12的瞬时，水流的方向。还应理解的是，图1绘示了本发明一优选的方案，即所述第五夹角ε为180°，但本领域技术人员根据该图绘示，应能理解所述第五夹角ε还可以为其他角度。

发明人发现，在所述第二面122面对水流的直接冲击的情况下，所述第二面122与水流所呈的角度与水能利用效率息息相关。发明人进一步发现，当所述第二面122与叶轮本体11的径向之间的第五夹角ε在165°～195°时，水流对齿叶12进行冲击时水能的利用效率较高，尤其当所述第五夹角ε为180°时，水流对水力叶轮所产生的力矩最大，水能利用效率最高。此外，发明人还发现，在第三面123引导水流进入齿叶12之间的情况下，将第三面123的设置方向设计为与水流临界接触齿叶12时的瞬时方向几乎一致，可以减少水流进入齿叶12之间的阻力，从而降低叶轮的运动阻力，提升水能的利用率，同时还可以防止水流冲向叶轮本体11并蓄积于水力叶轮10内，进而避免因水流蓄积而增加的水流动能损耗。

进一步，所述水力叶轮10还包括两个与叶轮本体11同轴设置的盖板13，其设置于叶轮本体11互相平行的两个端面上，并分别与第四面124以及第五面125连接。本实施例中，第四面124和第五面125优选分别与叶轮本体11的两端对齐，此时所述齿叶12的厚度，即为第四面124与第五面125间的距离，其与叶轮本体11的厚度相等，而水力叶轮10的厚度t则为叶轮本体11的厚度与两端两个盖板13的厚度之和(如图2所示)。所述盖板13可为一圆形，其外缘与多个齿叶12所限定形成的外接圆重合(即直径相等)，以使得两个盖板13与每两个齿叶12间围合成一三角形或梯形的凹口，使得水流在冲击齿叶12进而驱动水力叶轮10转动后，不会沿叶轮本体11的轴向溅射流出而造成动能损失，进一步，当水力叶轮10具有工作负载时还有利于持续将水流的动能集中在齿叶12上，从而提高所述水力叶轮的水能利用率。在其他一些实施例中，为适应不同形状的第一腔体211，整个水力叶轮10还可以为圆盘状，亦即靠近水力叶轮10之轴心处的厚度大于边缘处，此时，水力叶轮10的厚度t指水力叶轮10边缘处的厚度。当然，水力叶轮10沿轴向还可以为棒槌状等，本发明对此不限。

更进一步，所述水力叶轮10还包括一个叶轮轴14，所述叶轮轴14设置于叶轮本体11的中央。优选的，所述叶轮轴14的一端穿过其中一块盖板13，所述叶轮轴14作为叶轮本体11的转轴，用于旋转并对外输出动力。需理解，本发明对叶轮轴14的形态不作限定，其不一定为一轴状体，还可以是类似内六角的内腔形态等，只要其能输出动力即可。

再进一步，本发明的水力叶轮10用于在预定流速V和预定流量Q的水流驱动下旋转，其中预定流速V的范围在0.1～6.0m/s之间，所述预定流量Q的范围在0.5～35.0L/min之间，以使本发明的水力叶轮10通过相对较小压力的水流驱动，比如生活用水，如自来水。更为具体来说，所述水力叶轮10的厚度t优选在3～20mm之间，叶轮本体11的外半径r优选在15～200mm之间，所述齿叶12的数量优选为15～200个，同时，所述第二面122与第三面123的公共边相对于叶轮本体11之外周面111具有一垂直距离d，且该垂直距离d与叶轮本体11的外半径r的比值优选在0.06～0.20之间。这里，垂直距离d实际上是所述齿叶12的齿叶深度，该齿叶深度d与叶轮本体之外半径r的比值范围在0.06～0.20之间，亦即所述齿叶深度相对叶轮本体而言，为浅齿。发明人发现，当预定流速V和预定流量Q越小时，水力叶轮10的厚度t和外半径r应当越小、齿叶12的数量越少，以适应小流量的水流。

应当知晓，现有的水力叶轮存在多种构造，可接受不同流速和流量的水流驱动，比如水力发电机叶轮，具有大而深的齿叶，相对于本发明的水力叶轮10，齿叶较少，这是因为水力发电机的叶轮需要应对更大流量和更大流速的水流，其水流具有较高的动能。但是，本发明的水力叶轮10，主要用于应对一种相对较小流速和较小流量的水流，比如供水管道中的自来水等，如此，便限定了水力叶轮的规模，亦即小水流推不动厚大的叶轮，由此限定了水力叶轮的厚度和半径不能太大。此外，小水流也推不动大而深的齿叶，因而本发明的齿叶限定为浅齿，且齿叶数量相对较多，这样能够更有效地利用小水流有限的动能。

在一些实施例中，优选的，预定流速V为6m/s，预定流量Q为10.0L/min，垂直距离d与叶轮本体11的外半径r的比值d/r＝0.084，水力叶轮10的厚度t＝15mm，叶轮本体11的外半径r＝50mm，齿叶为37个。

在其他一些实施例中，优选的，预定流速V为0.5m/s，预定流量Q为1.0L/min，垂直距离d与叶轮本体11的外半径r的比值d/r＝0.149，水力叶轮10的厚度t＝11mm，叶轮本体11的外半径r＝24.15mm，齿叶为17个。

以上列举了一些水力叶轮10尺寸与预定流速V以及预定流量Q的关系，需要说明的是，本发明所述的水力叶轮10尺寸与预定流速V以及预定流量Q的配合方案包括但不限于上述所示，例如所述水力叶轮10还可应用于较大规模水轮驱动器，例如替代设置住宅楼栋的总减压阀，此时优选预定流速V为2.1m/s，预定流量Q为35.0L/min，垂直距离d与叶轮本体11的外半径r的比值d/r＝0.015，水力叶轮10的厚度t＝20mm，叶轮本体11的外半径r＝200mm，齿叶为200个；其他尺寸与不同的预定流速V以及预定流量Q的配合方案，均在本发明的保护范围之内。

为了更好的提高水能的利用率，所述叶轮本体11优选设计为中空结构，以此减轻整个水力叶轮10的重量，提高水能的利用效率。此处的中空结构，可以为一层中空结构，该中空结构设置于外周面111与叶轮轴14之间，为一个中空的环状结构，该环状结构与所述叶轮本体11同心布置；或者，这里的中空结构也可以为多层中空结构，亦即具有多个内外层叠布置的中空的环状结构。优选的，该中空结构为一层，形成一叶轮内腔110。优选的，所述叶轮内腔110中设有齿轮结构，所述叶轮轴14通过所述齿轮结构与所述叶轮本体11连接。齿轮结构的设置，可使叶轮本体11的转速经过变速后传输至叶轮轴14而输出。在一些实施例中，水力叶轮10需输出低速而较大的转矩，此时齿轮结构可设置为减速齿轮组。而另一些实施例中，水力叶轮10需输出较高的转速，此时，齿轮结构可选为加速齿轮组。例如，如图1所示，所述齿轮结构为一行星齿轮组，叶轮本体11之内壁设置有内齿圈112，所述齿轮结构还包括第一行星齿轮151、第二行星齿轮152、第三行星齿轮153和太阳齿轮150，三个行星齿轮分别与太阳齿轮150齿合，且沿周向平均分布于太阳齿轮150的外围，并与所述内齿圈112相齿合，而太阳齿轮150与叶轮轴14固定连接。如此配置，当叶轮本体11转动时，可通过行星齿轮组的增速后带动叶轮轴14高速地转动，从而实现较高转速的输出。当然，所述齿轮结构不限于行星齿轮组，本领域技术人员可通过现有技术，方便地对齿轮结构进行替换和改进，本发明对此不作限制。

进一步，发明人发现，水流对水力叶轮10的推动，需要限定水流的流束尽量贴近水力叶轮10，以最大化地利用水流的动能，如此，需将水力叶轮10设置在一个与其外形较为贴合的腔体中。请参考图4和图5，优选的，第一壳体21的内部形成有一个圆柱形的第一腔体211，该第一腔体211与水力叶轮10的外轮廓相匹配，水力叶轮10设置在第一腔体211的中央，保持水力叶轮10的外周与第一腔体211的内壁仅有较小的间隙，例如可保持该间隙在约0.5mm～2.0mm之间，如此可保证水力叶轮10在转动时，由于制造公差原因引起的误差和跳动，不至使水力叶轮10与第一腔体211发生碰擦。水流如图中箭头所示的方向从进水孔212进入第一腔体211后，由于贴壁效应，水流主要贴附于壁面流动，较小的间隙可迫使水流冲刷水力叶轮10并带动其转动。在第一腔体211内壁的限定下，水流不断转换方向并冲刷水力叶轮10，直至从出水孔213处流出所述第一腔体211。如此配置，还能够减少乱流的发生，避免乱流所带来的水阻。

优选的，所述进水孔212的横截面为矩形，所述进水孔212的宽度W在1～20mm之间，所述进水孔的长度L在3～20mm之间，所述进水孔的有效深度td在1-30mm之间，由于水力叶轮10的边缘为直线型，当进水孔212的尺寸在上述这些范围内时，可将水流离开进水孔212后，限定为一束与所述水力叶轮之齿叶12相配合的矩形水流，该矩形水流在驱动水力叶轮10时具有较高的效率。这里，进水孔212的宽度W和长度L，指进水孔212横截面的宽度和长度，而由于进水孔212的轴线并非与第一腔体211的内壁相垂直，故进水孔212在第一腔体211的开口实际上相对进水孔212的轴线是一个斜向的开口，有效深度td指进水孔212在第一腔体211的开口边缘与该进水孔212与所述聚能段22之连接处的最短距离，如图10所示。

优选的，所述水力叶轮10的叶轮轴14的两端可分别通过一个轴承23与第一壳体21连接，叶轮轴14则穿过第一开口214并延伸出第一壳体21。由于轴承23需要降低阻力，故优选采用开敞式轴承，以降低阻力。

请参考图6，本发明实施例一还提供一种水力能源转换装置，其包括如上所述的水轮驱动器20，所述水力能源转换装置还包括第二壳体33和动力机构30，所述第二壳体33设置于所述水轮驱动器20的外部，并与所述第一壳体21连接；所述第二壳体33具有第二腔体330，所述第二腔体330具有轴向的第二开口，所述第二开口与所述第一开口214对准，所述第二腔体330通过所述第二开口和所述第一开口214与所述第一腔体211轴向连通，以使得所述叶轮轴14通过所述第一开口214伸入所述第二腔体330。所述动力机构30被配置为，由所述水力叶轮10驱动其相对于所述第二壳体33运动，以将水流的能量转化为机械能输出；所述动力机构30包括工作部31和传动部32，所述传动部32设置于所述第二腔体330并穿过所述第二开口，所述传动部32分别与所述水力叶轮10及所述工作部31连接，所述传动部32被配置为通过所述水力叶轮10驱动，以带动所述工作部31运动；所述工作部31用于通过对应的运动执行一预定工作。

所述第二壳体33的设置，目的在于将整个动力机构30包裹起来，形成一个封闭的空间。由于所述水力能源转换装置中的水轮驱动器20是用于供水管道上的，需尽量保证整个水力能源转换装置的密封性，避免漏水。设置第二壳体33后，整个水力能源转换装置可仅有进水孔212和出水孔213与外界连通，能够有效地避免漏水。而第二壳体33中的第二腔体330与第一腔体211连通，能够方便地将第一腔体211中水力叶轮10的动力传输至第二腔体330中的动力机构30，从而使动力机构30运动并做功，具体的，可采用磁耦合等方式，将动力输出至第二壳体33之外。例如，将水力能源转换装置设置在住宅的管道井中，并在第二壳体33之外设置风扇叶片，用磁耦合方式将动力机构30的旋转运动输出至所述风扇叶片，使风扇叶片旋转而产生风力，对住宅的管道井进行通风或散热等，可替代管道井本身的无动力风帽的设置。优选的，所述第二壳体33可通过粘接、焊接等方式，与所述第一壳体21连接，或者，第二壳体33可通过螺纹和密封材料的方式与第一壳体21连接，本发明对此不作限定。

优选的，所述水力能源转换装置为一发电装置，具体还包括定子线圈351；所述工作部31为转子352，所述第二腔体330的横截面为圆形，所述转子352设置于所述第二腔体330内；其中，所述传动部32被配置为由所述水力叶轮10驱动其旋转，并驱动所述转子352作旋转运动；所述定子线圈351围绕所述转子352的轴线设置，用于与所述转子352配合发电，以将所述转子352的机械能进一步转换为电能输出。需理解，这里定子线圈351围绕所述转子352的轴线设置，指定子线圈351的设置趋势为围绕转子352的轴线，不限于线圈本身以转子352的轴线为中心绕制。例如可以是多组定子线圈351围绕所述转子352的轴线分布等。所述传动部32为传动轴或齿轮组，所述传动部32的一端与所述叶轮轴14同轴连接，另一端与所述转子352连接，用于驱动所述转子352作旋转运动，所述定子线圈351围绕所述转子352的轴线周向设置，用于在所述转子352的转动下发电；所述第二壳体33还设有充电座，且所述充电座与所述定子线圈351电连接，用于传输所述定子线圈351发电产生的电能，所述充电座用于容纳可充电电池36并对所述可充电电池36进行充电，以储存整个动力机构30发电产生的电能。实际使用中，由于供水管道中的水流具有较大的随机性，比如一些住户在用水时(如上班前、下班后等时段)，供水管道中即有水流过，此时水力能源转换装置即能工作而发电，而若住户停止用水(如午后，半夜等时段)，则供水管道中即无水流过，水力能源转换装置亦停止发电，可见该水力能源转换装置的工作为断续的。而使用可充电电池36将这部分断续的电能储存起来，即可有效地对所收集的电能进行利用。优选的，由于水力叶轮10中设有齿轮结构，可使水力叶轮10的输出较高的转速，发明人发现，当叶轮轴14输出的转速达到1750rpm及以上时，应用于发电时可取得较好的效果，可有效地用于发电。

请参考图9，其示出了一种发电结构，所述转子352优选为硅钢片356，如图7所示，所述硅钢片356具有6个凸极，在所述第二壳体33的外周则设置有两个定子铁芯，两个定子铁芯分别通过两个永磁体连接，两个定子铁芯分别具有两个定子凸极，所述定子凸极围绕所述第二壳体33的外周设置，而所述定子线圈351则绕设在所述定子凸极上。如此，便构成了一个双凸极发电机。如图8所示，所述转子352还可优选为永磁体，所述永磁体的两极(N极354和S极355)沿其径向分布，例如可选用沿径向设置的条状永磁体，其两极为其两个端部。而与永磁体的转子相匹配的，第二壳体33的外部可沿周向设置定子线圈351，以构成一无刷发电机，以使定子线圈351在永磁体的转动下发电。当然，所述永磁体的两极不限于沿所述转子352的径向分布，还可以是沿转子352的轴向分布，此时，定子线圈351的设置方向可与永磁体之两极的设置方向相适应，以使定子线圈351能够切割磁力线即可。此处，定子线圈351设置在第二壳体33的外部，能够避免定子线圈351与水接触而发生短路或损坏，当然在做好绝缘和防水的情况下，所述定子线圈351亦可设置于第二壳体33的内部。本发明对发电结构的具体结构不作限定，例如还可以将转子设置为线圈，而定子设置为永磁体，通过电刷收集转子线圈所发的电能，以构成有刷发电机等。上述双凸极发电机、无刷发电机以及有刷发电机等，本领域技术人员通过现有技术，均容易实现，此处对此不再详细描述。

如图7和图8所示，所述转子352还优选包括填充部353，所述填充部353沿周向填充于所述转子352的四周，用于使所述转子352的外轮廓的横截面形成为完整的圆周，例如，转子352可为圆柱形或圆盘形，或者其它类似具有圆滑外周的形状如纺锤形等。填充部353的设置，一方面使得整个转子352形成圆滑的外表面，以匹配第二腔体330，由于第二腔体330在使用中是充满水的，圆滑的转子能够减小转动的阻力。具体的，由于作为发电使用时，对转子352的转速需要有较高的要求，如不小于1000rpm等，而本发明提供的水力能源转换装置具有较高的水能利用效率，例如替代设置住宅楼的减压阀时，其水力叶轮10的转速已经相当可观，可达每分钟数千转，其配合使用的转子352亦具有同样的高转速，通过水力叶轮10的齿轮结构增速后，转子352的转速甚至可达每分钟两千转以上，此时若不对转子352的外轮廓进行整形，会导致相当大的转动阻力。而设置填充部353后，还可调整转子352的动平衡，以使转子352能够在高转速下具有较小的阻力，从而能提高发电的效率。另一方面，填充部353还可以对转子352形成包裹，以避免转子352发生锈蚀。这里，填充部353优选可采用树脂、尼龙等高分子材料制成，其不导磁、质量小、耐久性强，可在降低转子352的转动阻力的同时，提高转子352的使用寿命。

优选的，所述定子线圈351沿所述第二壳体33之轴向或径向的距离可调节。调节定子线圈351沿所述第二壳体33之轴向或径向的距离，可调节定子线圈351对于转子352的磁阻，当然也会影响定子线圈351所发电能的量。这里将定子线圈351相对第二壳体33的轴向或径向距离设定为可调，主要目的是控制水力叶轮10对水流的阻力。若将定子线圈351远离所述转子352，定子线圈351不发电时，转子352则近乎自由转动，其不受定子线圈351的磁阻力，此时，整个水力叶轮10为空载状态，对供水管道上之水流的阻力只存在水力叶轮10转动的摩擦阻力，以及水流流过第一腔体211的沿程阻力，这两部分阻力均非常有限，亦即整个水力能源转换装置对供水管道上之水流的阻力几乎不产生影响。而当定子线圈351逐渐接近所述转子352时，定子线圈351逐渐增大发电量，而转子352则受到逐渐增大的磁阻力，从而使水力叶轮10相对水流的阻力增加，亦即当定子线圈351逐渐接近所述转子352时，水力能源转换装置逐渐增大对供水管道上之水流的阻力并逐渐增大水能转换为电能的量。如此配置，可通过调节定子线圈351相对第二壳体33的轴向或径向的距离，来调节水力能源转换装置对于供水管道上之水流的阻力。这样，当本发明提供的水力能源转换装置应用于建筑中，替代减压阀而使用时，可通过调节调节定子线圈351来控制减压的程度，以适应不同的减压需求。例如，当一栋层高3m的建筑的1层、2层和3层分别为同一供水源时(例如均使用市政管网的自来水，其具有相同的供水压)，若3层的水压为合适的水压，则2层的水压由于高度原因，会比3层的水压高约0.03MPa，而1层的水压则相应比3层的合适水压高0.06MPa。一般现有的建筑由于经济性的考虑不对这样的水压差做平衡，于是常常会发现1层卫生间中的水龙头放出的水压和水量超过所需，一方面引起使用者不快，另一方面会造成水资源的浪费。而本发明提供的水力能源转换装置，则可在1层和2层分别设置水力能源转换装置，而1层的水力能源转换装置通过调节定子线圈351相对第二壳体33的轴向或径向的距离，使其水阻达到0.06MPa左右，而1层的水力能源转换装置的水阻可调至0.03MPa左右，如此，可使每层的水压均为定值，能够节约水资源。且1层和2层的水流所具有的多余动能，通过水力能源转换装置而转换为电能，并储存起来。这部分电能，可应用于多种用途，例如可应用为消防应急灯的能源，或者可应用为楼道夜间的照明灯，为蓄电池充电而作为远程操控或监控用电等。需理解，这里调节定子线圈351相对第二壳体33的轴向或径向的距离，可根据转子352的不同设置而选择，主要目的是为了调节定子线圈351切割磁力线的程度，以调节阻力。

请继续参考图6，优选的，所述第一腔体211和所述第二腔体330之间还具有连通道37，所述连通道37的一端连通于所述第二腔体330的周向侧壁，另一端连通于所述第一腔体211。发明人发现，第二腔体330中，由于转子352的转速较快，而第二腔体330又是一个盈水腔，故而，第二腔体330中的水会被转子352的离心力甩离而贴附于第二壳体33的内壁，此时，通过连通第一腔体211和第二腔体330的连通道37，第二腔体330中的一部分水和压力会泄流至第一腔体211，使第二腔体330内部分形成类似真空，即部分溶于水中的气体或是水流中夹带的气泡等会在此处析出并聚集，如此，可减少围绕转子352的水，从而减少第二腔体330中转子352的转动阻力，进而提高水能的利用率。需理解，连通道37不仅可如图所示的设置在第一壳体21与第二壳体33中，也可以附设于第一壳体21与第二壳体33之外，如采用管道，分别连通第一腔体211和第二腔体330。此外，连通道37与第一腔体211相连接的一端也不限于图中所示的与第一腔体211的端面上，也可以连接于第一腔体211的周向上等，本发明对此均不作限制。更优选的，所述连通道37与第一腔体211连通的一端靠近所述第一腔体211的外周或出水孔213，这样可使连通道37该端的压力减小，从而加大连通道37两端的压力差，进而使第二腔体330中的一部分水和压力能更顺畅地泄流至第一腔体211，使转子352的转动阻力更小。

【实施例二】

本发明实施例二的水轮驱动器20和水力能源转换装置与实施例一基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图13至图20，实施例二提供的水轮驱动器20还包括一手柄24，该手柄24设置于所述第一壳体21的外部，并主要沿水力叶轮10的径向延伸，以便于手持，在一些实施例中，手柄24还可以沿水力叶轮10的轴向延伸，以应对一些角落位置。所述手柄24至少包括一个两端开放的中空通道241，该中空通道241的一端与进水孔212连接，另一端用于与外部的第一供水管道连接，因此中空通道241实际上可用作进水管；又或者，该中空通道241的一端与出水孔213连接，另一端用于与外部的第二供水管道连接，中空通道241用作出水管；更优选的，如图14至图16所示，手柄24包括两个两端开放的中空通道241、242，中空通道241的一端通过所述聚能段22与所述进水孔212连接，另一端与所述第一供水管道连接，中空通道242则用于设置于所述出水孔213与所述第二供水管道之间，两端分别与所述出水孔213与第二供水管道连接。如此，可将进水管和排水管集成到手柄24中，减少手持水轮驱动器20外表的突起，更加便于使用。需理解，两个中空通道241、242优选采用不同的截面形状，以便于手柄与供水管道连接时加以区分，此外，两个中空通道241、242也不限于沿第一腔体211的轴向布置(如图14和图15所示)，也可以沿第一腔体211的径向并列布置等。这里，所述手柄24优选由一个或多个子手柄段组成，每个子手柄段的两端设有互相匹配的连接部，所述子手柄段用于单独使用或多个子手柄段互相连接延长使用。具体的，当需要用于空间局促的场合，手柄24可以仅由一个子手柄段构成，其与第一壳体21通过一个连接部连接。而当需要用于一些狭长的场合，则手柄24可以由多个子手柄段组合而成，其多个子手柄段之间互相通过匹配的连接部连接。优选的，所述连接部为螺纹段或卡接段，例如采用螺纹段，则每个子手柄段的一端设有外螺纹，另一端设有与前述外螺纹配合的内螺纹，使得两者可以互相配合连接使用，显然，分段化的手柄可以应对更多的使用状况，随时加长或缩短，更加方便使用。更优选的，子手柄段的两端具有互相配合的内外螺纹，使多个子手柄段可以方便且稳固地互相接合，也方便与供水管道接合。

实施例二提供的水力能源转换装置中，所述第二壳体33优选与所述水轮驱动器20为可拆卸连接，所述第一壳体21的端面上设有环绕所述第一开口214的环形的第一密封部，所述第一密封部和所述第一开口214之间设置有第一连接部；所述第二壳体33的端面上设有环绕所述第二开口的环形的第二密封部，所述第二密封部和所述第二开口之间设置有第二连接部，所述第二密封部与所述第一密封部相匹配，所述第二连接部与所述第一连接部相匹配。优选的，所述第一密封部为凹槽26，所述第一连接部为卡扣座25，所述第二密封部为凸起333，所述第二连接部为卡扣331。在一些实施例中，所述第一壳体21设有所述第一开口214的一侧的端面上形成有一环形的凹槽26，所述凹槽26和所述第一开口214之间设置有卡扣座25，而所述第二壳体33具有与所述卡扣座25相匹配的卡扣331，以及与所述凹槽26相匹配的凸起333，这样，当第二壳体33与第一壳体21连接时，卡扣331和卡扣座25能相互卡接，而凸起333则可伸入凹槽26中，两者紧密配合，能阻断水从第二壳体33与第一壳体21的连接处流出。特别的，凸起333或凹槽26上优选设置有硅胶垫圈或聚四氟乙烯的垫圈，以进一步增加密封性。更优选的，所述卡扣331为单向旋入式卡扣，所述卡扣331的旋入角度优选与水力叶轮10的旋转方向一致，这样，在水力叶轮10不断旋转的过程中，会将第二壳体33进一步旋紧，从而使两者保持紧密结合而避免漏水。此处第二壳体33与第一壳体21的采用卡扣连接的方式，只需通过旋动所述第二壳体33即可将第二壳体33拆离，可便于对水力能源转换装置中的各部件进行维护和更换，而不需将整个水力能源转换装置从供水管道上拆离。当然，在另外一些实施例中，第一密封部还可以为凸起部，所述第二密封部为与之相匹配的凹下部等，而第二壳体33与第一壳体21的连接方式亦不限于采用卡扣连接，还可以是螺纹连接等可拆卸的连接方式，本发明对此均不作限定。

请参考图19，本实施例中，所述传动部32包括两个运动框322、两个轨道323、一个伞状齿轮324和一个偏心轴325。所述偏心轴325具有伞状齿并与伞状齿轮324相齿合，所述齿轮324与所述叶轮轴14同轴连接，用于将所述水力叶轮10的旋转运动转换为所述偏心轴325的旋转运动。所述偏心轴325还具有两个与其轴线偏心设置的偏心轮，所述运动框322具有矩形的内框，所述内框的至少两相对边与所述偏心轮外切，且所述两相对边的长度不小于两倍偏心距与偏心轮直径之和。特别的，这里运动框322具有矩形的内框，并不限定于狭义的矩形，也可以是圆角矩形，甚至是胶囊形，亦即两对边平行，另两侧为两个半圆形的形状，当矩形内框为圆角矩形或胶囊形时，所述两相对边的长度，非指其直线段的长度，而是指该两相对边包括圆弧段的总长度，例如为胶囊形时，两相对边的长度即指该胶囊形两凸端间的距离。这些形状都可以看做是广义的矩形，其均能达到相同的效果。两个所述运动框322分别套接在一个所述偏心轮上，用于将偏心轴325的旋转运动转换为所述运动框322沿所述叶轮轴14轴向的往复运动。此外，两个所述运动框322各设置在一个所述轨道323上，用于在所述轨道323所限定的区域内作往复运动。所述工作部31与两个所述运动框322连接，以驱动所述工作部31与所述运动框322同步运动。这里通过沿所述水力叶轮10的轴向的往复运动可实现物体的清洁，此运动方式适用于敲击，可用于对皮肤进行按摩并清洁。可选的，所述运动框322、偏心轮以及轨道323还可以均为一个，此时工作部31仅与该一个运动框322连接，其也可达到类似的效果，故而，本发明对运动框322、偏心轮以及轨道323的数量不作限定。

进一步，所述水力叶轮10包括设置于所述叶轮本体10中心的叶轮轴14，所述叶轮轴14穿过所述其中一块盖板13的一端优选为棱柱形。而所述传动部32与所述水力叶轮10连接的一端具有结合轴34，所述结合轴34具有多边形的内腔341(该多边形的内腔341即与棱柱形的叶轮轴14相匹配)，所述内腔为盲孔并与所述叶轮轴14配合，优选的，所述结合轴34和叶轮轴14均为六边形。进而该棱柱形的叶轮轴14与动力机构30连接时可以方便齿合输出转矩。另外，叶轮轴14棱柱形的一端设有第一结合部141，所述第一结合部141优选为与所述棱柱形的棱数一致的倒角结构，倒角面可为三角形或梯形。多个倒角面沿叶轮轴14的轴线中心对称分散设置，形成一个棱锥或棱台。相对的，所述结合轴34设有所述内腔341的一端的外部设有第二结合部342，所述第二结合部342为锯齿状并用于自动对准所述叶轮轴的第一结合部141，当该第一结合部141用于与动力机构30连接时，能够使叶轮轴14的棱边与动力机构30相齿合时自动定位并对准，即当第二壳体33与水轮驱动器20相连接时用于定位所述结合轴34与所述叶轮轴14。请参考图17和图18，并结合图19，其中，图17(A)为所述结合轴34与水力叶轮10结合前的主视图，图17(B)为图17(A)的A-A连线的剖面图，图17(C)为图17(A)的B-B连线的剖面图；图18(A)为所述结合轴34与水力叶轮10结合后的主视图，图18(B)为图18(A)的A-A连线的剖面图，图18(C)为图18(A)的B-B连线的剖面图。所述结合轴34的一端用于与叶轮轴14同轴连接，另一端则与偏心轮321偏心连接。所述结合轴34设有所述内腔341的一端具有锯齿状的第二结合部342，可与叶轮轴14上的第一结合部141相配合，通过锯齿状的第二结合部342来推动棱锥或棱台形的第一结合部141，使结合轴34和叶轮轴14的棱边自动对准，使用更为方便。具体来说，当所述第二壳体33通过卡扣331与卡扣座25卡固时，所述第二壳体33与水轮驱动器20具有一相对固定的角度，而此时，六边形的结合轴34和叶轮轴14并不一定为相同角度(如图17所示)，这时，通过第二结合部342锯齿状台阶的驱动，使六边形的结合轴34和叶轮轴14两者自动对准，进而使两者套设结合(如图18所示)，可以实现快速定位连接。当然，在其它一些实施例中，也可以是叶轮轴具有多边形的盲孔内腔，在该具有内腔的一端的外部设有锯齿状的台阶的第一结合部，而结合轴为棱柱形，其用于与所述水力叶轮连接的一端的设有与所述棱柱形相一致的倒角结构的第二结合部，两者亦可用于自动对准。亦即如图17和图18中，将叶轮轴与结合轴相反设置。在另外一些实施例中，棱柱形叶轮轴或结合轴之端部还可以设置为圆弧面，与之相匹配的盲孔内腔也可以具有圆滑的端面，以使两者能自动对准，本发明对此不作限制。

更进一步，所述工作部31为分层构造，具有支撑部311和设置在支撑部311上的接触部312，所述支撑部311由弹性材料制成，所述接触部312由柔性材料制成。所述接触部312用于接触工作对象。在一个实施例中，所述接触部312包裹所述支撑部311，或者所述接触部312与所述支撑部311并列设置。由于水轮驱动器具有较高的水能利用效率，例如在使用城市供水管网的自来水作为供水端时，其水力叶轮的转速已经相当可观，可达每分钟数千转，与其配合的工作部用于清洁时，亦具有同样的高转速，因此工作部之材料的选择也相应选择不易变形但具有柔软表面的材料，故而，可选用一种具有弹性的材料作为基体(支撑部311)，并选用一种柔性体材料作为接触工作对象的接触面(接触部312)，可以满足需求。优选的，所述弹性材料为海绵、缝制纺织品、聚氨酯和橡胶中的一种或多种组合，这里的缝制纺织品，指将纺织品折叠并用线缝制后的产品；所述柔性体为海绵和纺织品中的一种或两种组合，其中的纺织品例如丝绸或绒布等，其均具有比较光滑柔软的特性。比如当清洁对象为皮肤时，丝绸表面相比海绵，能减少因粘连摩擦效应，也能降低阻力，进而更柔和地清洁皮肤，避免擦破皮肤。当然类似纺织品均可以采用，本发明对此不作限定。可选的，所述接触部312包裹在所述支撑部311外，这样，通过支撑部311提供支撑力，使得接触部312能够更好地接触工作对象表面。可选的，所述支撑部311和接触部312不限于采用两种不同的材料制成，其还可以是同一种材料通过不同成型方式制成，例如支撑部311和接触部312同样采用海绵，将海绵的表面通过热处理，制成柔性且致密光滑的表面，以此表面作为接触部，内部的海绵作为支撑部，这样可以兼有海绵的弹性以及光滑表面带来的小摩擦阻力的优点。又例如，可采用同一种绒布，多层折叠，一部分用线缝合，另一部分即为多个U形的自由端，缝合的部分，相对不缝合的部分，具有一定的弹性和支撑能力，可作为支撑部311，而不缝合的部分则比较柔软，可作为接触部312使用，如图20所示，此时，接触部312与支撑部311为并列设置。当然，接触部312也不限于包裹于支撑部311之外或与支撑部311为并列设置，还可以在部分支撑部311表面粘贴接触部312等，本发明对此不作限定。可选的，所述工作部31还优选具有底板，该底板可与所述支撑部311连接，用于增加整个工作部31的强度和固定该工作部31。

【实施例三】

本发明实施例三的水轮驱动器20和水力能源转换装置与实施例二基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图21，在实施例三提供的水力能源转换装置中，所述第二壳体33亦优选与所述水轮驱动器20为可拆卸连接，具体可参考实施例二。所述传动部32包括一个偏心轮321、一个运动框322和一个轨道323，所述偏心轮321与水力叶轮之叶轮轴14偏心设置，所述运动框322具有矩形的内框，所述内框的至少两相对边与所述偏心轮321外切，且所述两相对边的长度不小于两倍偏心距与偏心轮直径之和。其中，运动框322具有矩形的内框，亦是指广义的矩形，具体请参考第一个实施例，此处不再赘述。所述运动框322套接在偏心轮321上，用于将叶轮轴14的旋转运动转换为所述运动框322沿所述叶轮轴14径向的往复运动。所述运动框322设置在所述轨道323上，用于在所述轨道323限定的区域内作往复运动。所述工作部31分别与所述运动框322以及所述偏心轮321连接，用于将所述水力叶轮10的旋转运动转换为沿所述水力叶轮之径向的往复运动，并带动所述运动框322沿径向作往复运动，这里通过径向往复运动实现物体的清洁，此运动方式适用于清洁方形表面，对一些角落部位亦具有很好的清洁效果，能够无死角地完成清洁工作。进一步，所述轨道323远离运动框322的一侧设有第二壳体33，所述第二壳体33优选以可拆卸的方式与前述第一壳体21连接。其具体构造与实施例二类似，在此不再赘述。

【实施例四】

本发明实施例四的水轮驱动器20和水力能源转换装置与实施例二基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图22，在实施例四提供的水力能源转换装置中，所述第二壳体33亦优选与所述水轮驱动器20为可拆卸连接，具体可参考实施例二。所述传动部32包括轨道(未图示)、转动块326和敲击块327、两个轨道环3231和一个固定部3232，两个所述轨道环3231均具有首尾相连且相对设置的凹凸曲面状的端面，所述固定部3232分别与所述两个轨道环3231连接，用于固定两个轨道环3231的相对位置，所述固定部3232设置在所述轨道上，用于在所述轨道限定的区域内作往复运动。这里，轨道优选沿所述叶轮轴14的轴向设置在第二壳体33的内壁上，而同时，固定部3232具有与该轨道相匹配的凹槽或凸起，这样，所述固定部3232以及其所固定的两个轨道环3231可以一起沿该轨道作沿叶轮轴14轴向的往复运动。进一步，两个轨道环3231之间具有间隙。优选的，所述固定部3232可以是轨道卡套，可以将两个轨道环3231的外周卡固并限定两个轨道环3231之间的间隙。所述转动块326与所述水力叶轮之叶轮轴14同轴连接，用于与所述叶轮轴14同步转动。所述转动块326具有凸起部，所述凸起部设置于两个所述轨道环3231之间的间隙中，用于通过所述轨道环3213的首尾相连的凹凸曲面状的端面将所述转动块326的旋转运动转换为所述敲击块327沿所述叶轮轴14之轴向的往复运动，优选的，该凸起部可以为球状或棒槌状，该凸起部的直径与两个轨道环3231之间的间隙相配合。所述轨道环3231的端面优选为首尾相连的凹凸曲面状，该凹凸曲面状的端面是指轨道环3231的端面为高低起伏的平滑曲面状，两个所述轨道环3231的凹凸优选互相匹配，亦即两个凹凸曲面状端面平行，更优选的，该凹凸曲面可以是正弦函数曲面，其凹凸具有周期性且首尾顺滑地相连，故当转动块326旋转时，会因其凸起部沿该凹凸曲面状的间隙运动而带动所述敲击块327沿叶轮轴14的轴向作往复运动，所述敲击块327分别与所述转动块326以及所述工作部31连接，用于带动所述工作部31沿所述叶轮轴14之轴向作往复运动。此运动方式适用于敲击按摩，可用于对皮肤进行按摩。

【实施例五】

本发明实施例五的水轮驱动器20和水力能源转换装置与实施例二基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图23，在实施例五提供的水力能源转换装置中，所述第二壳体33亦优选与所述水轮驱动器20为可拆卸连接，具体可参考实施例二。所述传动部32包括多个依次齿合的齿轮329，所述多个齿轮329的轴线互相平行。其中一个所述齿轮329与所述水力叶轮之叶轮轴14同轴连接。用于将所述叶轮轴14的旋转运动转换为多个所述齿轮329的旋转运动。所述工作部31具有多个子工作部，并分别与一个所述齿轮329连接，用于由多个齿轮329的旋转运动带动多个子工作部作旋转运动。发明人发现，当一个工作部的直径很大时，其周边的线速度相当大，用于清洁时不安全，另外在移动工作部时，很大范围均属于重复清洁，效率不高。此外，驱动大的工作部需要比较高的能量，相应地，需要提高水压或水流量，故而比较浪费水。而本实施例提供的工作头，多个旋转的子工作部排列为一直线状，在使用时，较少重复清洁一个区域，效率较高。因此，此运动方式适用于皮肤进行清洁，优选的，多个依次齿合的齿轮329可作相向旋转运动，其多个相向旋转的子工作部还具有挤压按摩的效果。

【实施例六】

本发明实施例六的水轮驱动器20和水力能源转换装置与实施例二基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图24，在实施例六提供的水力能源转换装置中，所述第二壳体33亦优选与所述水轮驱动器20为可拆卸连接，具体可参考实施例二。所述传动部32包括传动轴328，该传动轴328的一端与水力叶轮之叶轮轴14同轴设置，另一端与所述工作部31连接，用于驱动所述工作部31作旋转运动，传动轴328可通过支架332与第二壳体33连接而获得固定。优选的，在本实施例中，支撑部311的材料优选为橡胶，接触部的材料为优选海绵或绒布，该工作头20可以用于清洁细小的部位，比如指缝或瓷砖缝等。

【实施例七】

本发明实施例七的水轮驱动器20和水力能源转换装置与实施例二基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

请参考图25，实施例七提供的水力能源转换装置为一发电装置，其具体结构可参考实施例一。不同的是，在实施例七提供的水力能源转换装置中，所述第二壳体33亦优选与所述水轮驱动器20为可拆卸连接，具体的拆卸和连接的方式可参考实施例二。

本实施例提供的水力能源转换装置，可将第二壳体33以及动力机构30方便地进行拆离，而不需要对水轮驱动器20进行拆卸，便于维护和更换不同的动力机构，以适应不同的发电需求。

综上，本发明提供的水轮驱动器中，所述进水孔与出水孔均沿所述第一腔体的周向设置，且两者形成有第三夹角，使水流在第一腔体中能较充分地推动水力叶轮旋转，从而提高水能的利用率；另外，相比现有技术，通过第三夹角的设置，将原先壳体上无推进作用而仅为负担和阻力的非推进段，转化为驱动段，利用圆周只改变水流方向而不对水流形成阻力的特性，有效地减少了水能的损耗。进一步，通过引导水流顺所述第一壳体流动，还避免了内部乱流的产生，从而进一步减小了水能的消耗。此外，由于通过第三夹角的设置，水流可沿周向对水力叶轮进行较均匀地推动，避免了现有技术中仅单边推动水力叶轮的情况下，叶轮轴和轴承容易磨损的问题。另外，本发明的水轮驱动器用于设置于供水管道上，其第一壳体上设有进水孔与出水孔，水流通过进水孔流入第一壳体的第一内腔后驱动水力叶轮旋转，之后，又通过出水孔流回所述供水管道，如此，仅利用水流所具有的动能实现能量的转换，能将水流中动能的多余部分转换出来，而不消耗水，又能够重新回收利用这部分水，使得水资源得到了较大的节约；另外，本发明的水轮驱动器使用时，可不改变原有管道的形状和结构，便于安装和维护。

此外，本发明的水力能源转换装置优选为发电装置或清洁装置，便于利用自来水多余的动能以实现日常发电或清洁工作，成本低，且节能又环保，安装也方便。水力能源转换装置优选为发电装置时，其所发的电能可应用于多种用途，例如可应用为消防应急灯的能源，或者可应用为楼道夜间的照明灯，为蓄电池充电而作为远程操控或监控用电等，适用性广，寿命长，在一些场合使用，可减少维护和更换电池的工作。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本发明对此不作限定。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (40)

1.一种水轮驱动器，用于设置于供水管道上，并将所述供水管道分隔为第一供水管道和第二供水管道，且来自所述第一供水管道的水流用于流过所述水轮驱动器，并流回所述第二供水管道，其特征在于，所述水轮驱动器包括：

第一壳体，具有一个横截面为圆形的第一腔体，所述第一腔体具有轴向的第一开口，同时所述第一腔体的腔壁上沿周向设有进水孔与出水孔，且所述进水孔与所述出水孔的延伸方向分别与所述第一腔体的径向之间具有65°~88°的第一夹角和70°~90°的第二夹角；以及，

水力叶轮，可转动地设置于所述第一腔体，并与所述第一腔体同轴布置；

其中：所述进水孔用于与所述第一供水管道连接，并被配置为将所述第一供水管道流出的水送入所述第一腔体以驱动所述水力叶轮旋转；所述出水孔用于与所述第二供水管道连接，并被配置为将所述第一腔体内的水排出至所述第二供水管道；并且，所述进水孔的轴线沿水流行进的方向与所述出水孔的轴线沿水流行进的方向之间具有30°~345°的第三夹角。

2.根据权利要求1所述的水轮驱动器，其特征在于，所述进水孔通过一聚能段与所述第一供水管道连接，且所述聚能段的横截面自所述第一供水管道向所述进水孔方向以截面减小的方式发生突变，以增大流入所述第一腔体的水流的流速。

3.根据权利要求2所述的水轮驱动器，其特征在于，所述聚能段的任一轴截面具有至少一弧形段。

4.根据权利要求2或3所述的水轮驱动器，其特征在于，所述聚能段的任一轴截面之侧边具有一连接段，所述连接段与所述进水孔相连接，且所述连接段与所述进水孔的轴线之间具有50°~90°的第四夹角。

5.根据权利要求4所述的水轮驱动器，其特征在于，所述第四夹角为60°或90°。

6.根据权利要求2或3所述的水轮驱动器，其特征在于，还包括：

手柄，设置于所述第一壳体的外部并与所述第一壳体连接，所述手柄具有两个中空通道；一个所述中空通道的一端通过所述聚能段与所述进水孔连接，另一端与所述第一供水管道连接；另一个所述中空通道的两端分别与所述出水孔与所述第二供水管道连接。

7.根据权利要求1或2所述的水轮驱动器，其特征在于，所述第一壳体内还设置有一集水腔；所述第一腔体的腔壁上形成有一缺口，所述第一腔体通过所述缺口连通所述集水腔，而所述出水孔连通所述集水腔；

所述集水腔具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁的一端与所述第一腔体的腔壁相切，另一端与所述出水孔远离所述第一腔体的侧壁连接；所述第二侧壁的一端与所述第一腔体的腔壁连接，另一端与所述出水孔靠近所述第一腔体的侧壁连接。

8.根据权利要求1或2所述的水轮驱动器，其特征在于，所述出水孔内设有第一挡板，所述第一挡板沿所述出水孔靠近所述第一腔体之中心的侧壁设置，用以阻挡水回流至所述第一腔体。

9.根据权利要求8所述的水轮驱动器，其特征在于，所述第一挡板与所述出水孔的侧壁在所述第一腔体的轴向上具有空隙。

10.根据权利要求1或2所述的水轮驱动器，其特征在于，所述水力叶轮包括叶轮本体以及设置于所述叶轮本体中心的叶轮轴，所述叶轮轴用于与外部的动力机构连接，以驱动所述动力机构运动。

11.根据权利要求10所述的水轮驱动器，其特征在于，所述叶轮轴的至少一端具有多边形的内腔，所述内腔为盲孔，且所述叶轮轴之具有内腔的一端的外部还设有用于与所述动力机构连接的第一结合部，所述第一结合部为锯齿状并用于自动对准所述动力机构。

12.根据权利要求10所述的水轮驱动器，其特征在于，所述叶轮本体具有中空的叶轮内腔。

13.根据权利要求12所述的水轮驱动器，其特征在于，所述叶轮内腔中设有齿轮结构，所述叶轮轴通过所述齿轮结构与所述叶轮本体连接。

14.根据权利要求10所述的水轮驱动器，其特征在于，所述叶轮本体的外周面上沿周向均匀分布有多个齿叶，每个所述齿叶具有第一面以及共边设置的第二面和第三面；所述第一面与所述叶轮本体的所述外周面相匹配；所述第二面和所述第三面分别与所述第一面沿周向的两相对侧连接，且所述第二面为迎水面并相对于所述叶轮本体的径向具有165°~195°的第五夹角，所述第三面为背水面并用于与水流方向一致。

15.根据权利要求14所述的水轮驱动器，其特征在于，所述水力叶轮还包括与所述叶轮本体同轴设置的两个盖板，所述齿叶还具有平行设置的第四面和第五面，所述第四面和所述第五面分别与所述第一面沿轴向的两相对侧连接，且所述第四面和所述第五面分别与所述叶轮本体的两端对齐，两个所述盖板分别与多个所述齿叶的所述第四面和所述第五面连接。

16.根据权利要求14所述的水轮驱动器，其特征在于，所述第五夹角为180°。

17.根据权利要求14所述的水轮驱动器，其特征在于，所述水力叶轮的厚度为3~20mm，所述叶轮本体的外半径为15~200mm，所述齿叶为15~200个；并且，所述第二面与所述第三面的公共边与所述叶轮本体的轴线平行，所述公共边与所述外周面间的垂直距离与所述叶轮本体的外半径的比值为0.06~0.20。

18.根据权利要求17所述的水轮驱动器，其特征在于，所述水轮驱动器被配置为由预定流速和预定流量的水流驱动其旋转；所述预定流速为0.1~6.0m/s，所述预定流量为0.5~35.0L/min。

19.根据权利要求17所述的水轮驱动器，其特征在于，所述进水孔为矩形，所述进水孔的宽度为1~20mm，所述进水孔的长度为3~20mm，所述进水孔的有效深度为1-30mm。

20.根据权利要求1或2所述的水轮驱动器，其特征在于，所述第一壳体的端面上设有环绕所述第一开口的环形的第一密封部，所述第一密封部和所述第一开口之间设置有第一连接部，所述第一密封部与所述第一连接部分别用于与外部的第二壳体相匹配。

21.根据权利要求20所述的水轮驱动器，其特征在于，所述第一密封部为凹槽或凸起部，所述第一连接部为卡扣座。

22.一种水力能源转换装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1~21中任一项所述的水轮驱动器；

第二壳体，设置于所述水轮驱动器的外部并与所述第一壳体连接；所述第二壳体具有第二腔体，所述第二腔体具有轴向的第二开口，所述第二开口与所述第一开口对准，所述第二腔体通过所述第二开口和所述第一开口与所述第一腔体连通；以及，

动力机构，被配置为由所述水力叶轮驱动其相对于所述第二壳体运动，以将水流的能量转化为机械能输出。

23.根据权利要求22所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述动力机构包括工作部和传动部，所述传动部设置于所述第二腔体，并分别与所述水力叶轮及所述工作部连接，所述传动部被配置为通过所述水力叶轮驱动，以带动所述工作部运动；所述工作部用于通过对应的运动执行一预定工作。

24.根据权利要求23所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述水力能源转换装置还包括定子线圈；所述工作部为转子，所述第二腔体的横截面为圆形，所述转子设置于所述第二腔体内；

其中，所述传动部被配置为由所述水力叶轮驱动其旋转，并驱动所述转子作旋转运动；所述定子线圈围绕所述转子的轴线设置，用于与所述转子配合发电，以将所述转子的机械能进一步转换为电能输出。

25.根据权利要求24所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述第二壳体上设有充电座，且所述充电座与所述定子线圈电连接，用于传输所述定子线圈发电产生的电能；所述充电座用于容纳可充电电池，并利用所述定子线圈发电产生的电能对所述可充电电池进行充电。

26.根据权利要求24所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述转子为永磁体，所述永磁体的两极沿所述转子的径向或轴向分布；或者，所述转子为硅钢片，所述硅钢片具有多个凸极。

27.根据权利要求26所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述转子上设置有填充部，所述填充部填充于所述转子的四周，用于使所述转子的外轮廓的横截面形成为完整的圆周。

28.根据权利要求24-27中任一项所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述定子线圈设置于所述第二壳体的外部。

29.根据权利要求28所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述定子线圈沿所述第二壳体之轴向或径向的距离可调节。

30.根据权利要求22-29中任一项所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述第一腔体和所述第二腔体之间还具有连通道，所述连通道的一端连通于所述第二腔体的周向侧壁，另一端连通于所述第一腔体。

31.根据权利要求23所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述传动部包括至少一个运动框、至少一个轨道、一个伞状齿轮和一个偏心轴；所述偏心轴具伞状齿并与所述伞状齿轮相齿合；所述伞状齿轮与所述水力叶轮的叶轮轴同轴连接，用于将所述水力叶轮的旋转运动转换为所述偏心轴的旋转运动；所述偏心轴还具有至少一个与其轴线偏心设置的偏心轮；所述运动框具有矩形的内框，所述内框的至少两相对边与所述偏心轮外切，且所述两相对边的长度不小于两倍偏心距与偏心轮直径之和；至少一个所述运动框套接在一个所述偏心轮上，用于将偏心轴的旋转运动转换为所述运动框沿所述叶轮轴的轴向的往复运动；至少一个所述运动框设置在一个所述轨道上，用于在所述轨道限定的区域内作往复运动；所述工作部与两个所述运动框连接，以驱动所述工作部与所述运动框同步运动。

32.根据权利要求23所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述传动部包括一个偏心轮、一个运动框和一个轨道；所述偏心轮与所述叶轮轴偏心设置；所述运动框具有矩形的内框，所述内框的至少两相对边与所述偏心轮外切，且所述两相对边的长度不小于两倍偏心距与偏心轮直径之和；所述运动框套接于所述偏心轮上，用于将所述水力叶轮的叶轮轴的旋转运动转换为所述运动框沿所述叶轮轴径向的往复运动；所述运动框设置在所述轨道上，用于在所述轨道限定的区域内作往复运动；所述工作部分别与所述运动框以及所述偏心轮连接，用于将所述水力叶轮的旋转运动转换为沿所述水力叶轮径向的往复运动，并带动所述运动框沿所述叶轮轴的径向作往复运动。

33.根据权利要求23所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述传动部包括多个依次齿合的齿轮，所述多个齿轮的轴线互相平行；其中一个所述齿轮与所述水力叶轮的叶轮轴同轴连接，用于将所述叶轮轴的旋转运动转换为所述多个齿轮的旋转运动；所述工作部具有多个子工作部，并分别与一个所述齿轮连接，用于由所述多个齿轮的旋转运动带动所述多个子工作部作旋转运动。

34.根据权利要求23所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述传动部包括一传动轴，所述传动轴的一端与所述水力叶轮的叶轮轴同轴连接，另一端与所述工作部连接，用于驱动所述工作部作旋转运动。

35.根据权利要求31~34中任一项所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述工作部具有支撑部和设置在所述支撑部上的接触部，所述接触部用于接触工作对象；所述支撑部由弹性材料制成，所述接触部由柔性材料制成。

36.根据权利要求23所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述第二壳体以可拆卸的方式与所述第一壳体连接；所述第二壳体的端面上设有环绕所述第二开口的环形的第二密封部，所述第二密封部和所述第二开口之间设置有第二连接部；所述第一壳体的端面上设有环绕所述第一开口的环形的第一密封部，所述第一密封部和所述第一开口之间设置有第一连接部；所述第二密封部与所述第一密封部相匹配，所述第二连接部与所述第一连接部相匹配。

37.根据权利要求36所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述第二密封部为凸起或凹下部，所述第二连接部为卡扣。

38.根据权利要求37所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述卡扣为单向旋入式卡扣，用于与所述水力叶轮的旋转方向同向旋入并与所述第一壳体连接。

39.根据权利要求36所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述传动部与所述水力叶轮连接的一端具有结合轴，所述结合轴为棱柱形，用于与所述水力叶轮的叶轮轴配合。

40.根据权利要求39所述的水力能源转换装置，其特征在于，所述结合轴用于与所述水力叶轮连接的一端的设有第二结合部，所述第二结合部为与所述棱柱形相一致的倒角结构并用于自动对准所述叶轮轴的第一结合部，用于定位所述结合轴与所述叶轮轴。